| 单词 | 农业生态工程 |
| 释义 | 【农业生态工程】 拼译：agro-ecological engineering 它是指有效地运用生态系统中各生物种充分利用空间和资源的生物群落共生及多种成分相互协调和促进的功能原理，以及物质和能量多层次多途径利用和转化的原理，从而建立能合理利用自然资源、保持生态稳定和持续高效功能的农业生态系统。目前中国开展的生态农业建设就是以农业生态工程建设为技术手段与理论基础的，是实现农业生态化的有效途径。 1962年，美国赫瓦德(T．O．Howard)首先使用“生态工程”一词，并定义为：“人运用少量辅助能而对那种以自然能为主的系统进行的环境控制”。1983年D．Uhlmann、1985年M．H．Straskraba提出“生态工艺”一词，并定义为“在深入了解生态学基础上，在措施上以最小代价，对环境最少的损伤，……是对生态系统管理技术的运用”。1984年，中国马世骏提出“农业生态工程”定义为“根据生态系统结构与功能统一的原理，结合系统工程分层设计的方法建立的现代农业生产体系。以区域整体规划为设计单元，以生态、经济、社会三效益的相应发展为选择技术路线的施工指标，使各组分相互协调，通过物质的循环、再生及多级利用，发挥资源生产潜力，从而达到因地制宜、用养结合，促进生产力持续发展。”继而又精辟地提出农业生态工程的原理是生态系统的“整体、协调、再生、循环”。1987年，马世骏主编《中国的农业生态工程》一书，使农业生态工程成为一门新兴学科而正式问世。从20世纪30～40年代起，大型农业机械的出现，化学工业的飞速发展，以及农业生物技术尤其是新品种的不断涌现，使西方发达国家的农业劳动生产率大大提高，农畜产品也大幅度增加。这种以开发廉价化石能源及工业技术装备为特征的集约化农业被称为常规农业，在60年代达到鼎盛时期。进入70年代以后，随着常规农业的普遍推行，其自身的问题逐渐明显地暴露出来。这些问题包括：(1)常规农业能量消耗过高，能量投入的边际效益过低，在石油价格大规模上涨时期，这一问题直接表现为农田能量产(出)投(入)比值下降，农业成本过高而经济效益下降；(2)常规农业导致或加剧了土地资源的衰竭，特别是水土流失、风蚀和地下水过量开采等；(3)由于常规农业在动、植物品种上的单一和结构上的单调，加重了病虫害和杂草的发生和蔓延；(4)大量化学物质的投入造成土壤、水体和农产品污染严重。这些问题不但影响到农业生产条件的维持能力，还威胁到农产品持续供应的可能性。为了解决这些问题，自70年代初期以来，在西方发达国家中发展了多种形式的替代农业，其中主要包括综合农业、再生农业、有机农业、持久农业、生物农业、生物动力农业和自然农业等类型。虽然替代农业模式各异，各有侧重，但其出发点都是为了保护生态环境，合理利用自然资源，实现农业生态系统生产力的持续发展。为了实现这一系列目标，各种替代农业都强调要充分发挥农业生态系统中的生物学过程，利用生物种群间的相生相克关系，调动共生互利关系和自我调节能力；强调运用生态系统中的能量转化和物质循环关系对维持和优化系统功能的作用，提倡最大限度地依靠作物轮作，加强对秸秆、家畜粪便、豆科作物、绿肥及其他有机废弃物培肥土壤的作用，保持土壤肥力，持续地供给作物养分，提倡生物防治措施来防治病虫害等，最终达到尽量避免大量使用无机化肥、农药、生长调节剂和家畜饲料添加剂等来维持农业生产的目的。70年代以来，西方一些研究机构和组织纷纷成立。1970年荷兰成立生物农业方法研究委员会；1972年法国成立国际有机农业运动同盟，1974年、1980年美国分别成立Rodale有机农业研究中心和替代农业学会，并已被吸收到美国农业部的“低投入农业研究委员会”之中。1979年开始，荷兰国家实验农场对替代农业系统作比较研究，研究针对生物动力农业、综合农业和常规农业3个农业系统，研究内容是：土壤肥力、牲畜和作物的健康产量、农场经营、能源和其他资源的利用对自然和环境的影响。有些亚洲国家也开展了生态农场的研究和建设，其中最著名的是菲律宾的马雅农场、泰国的蜀农场，这些都是实行立体种养与资源循环利用的典型。日本学者则致力于自然农业的研究，强调土壤生物在适宜条件下的正常发展，使土壤肥沃、生产力提高。近年来，越来越多的科学家还试图通过实验农场的研究来建立一套替代农业的计算机信息系统和技术体系(DeanHaynes，1989)，同时逐渐引起了政府的重视。中国的农业生态工程研究具有如下几个特点：(1)研究对象：由于中国的农业无论是农户，还是农场都普遍实行综合经营，从而使农业生态工程的研究对象往往是各种产业的综合体，所以我国生态农业建设和研究中除一般种植业、畜牧业外，还包括水产养殖、有机废弃物资源化养殖(包括食类在内)、果林与作物的间作和某些手工业、加工业在内。(2)中国的农业生态工程研究目标注重生态效益和经济效益的结合，强调提高经济效益是建筑在提高生态效益的基础上，使农业生产与环境保护同步发展。(3)注意传统农业技术和现代技术的结合。中国传统农业中许多精湛技术，由于符合生态学原理，在今天的农业实践中仍被证明是行之有效的。例如稻田养鱼、桑基渔塘，这些至少具有10个世纪历史的技术至今仍被中国南方许多地区广泛采用。而当代的生物技术、生态技术、化学技术、机械技术以及软科学技术在生态工程建设中常常与传统技术结合运用，不但易于被农民接受，而且更适合中国农业生产条件复杂与劳力资源丰富的特点。中国出现许多农业生态工程模式，实质上是劳力密集与技术密集相结合的产物，是多项硬技术与管理技术相结合的产物。由于农业系统的层次有序性，农业生态工程一般又分为3个层次进行：(1)宏观区域开发的农业生态工程应以环境建设与产业结构调整为主要内容，通过基地建设、小流域治理，实现自然资源合理开发、农村经济发展与生态环境保护相互统一。(2)以村、场为边界的农业生态工程，主要以土地利用及布局调整，农田生态及村镇环境建设以及相应的种植业、养殖业及加工业的协调发展为主要内容。(3)以农户为单位的农业生态工程，主要以食物链结构调整为主体进行庭园经济开发及农田生态建设。由于农业生态工程是综合系统工程的最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统，因此农业生态工程设计的程序包括：环境系统辨识、系统诊断、系统优化设计及农业生态工程的实验和检验等(胡代译，1991)，并逐渐形成各有特色的具有一定参数的农业生态工程模式，其中主要包括空间资源利用型、生物共生互生型、边际效益型以及物质循环再生多级利用型(马世骏，1991)。农业生态工程技术主要包括：(1)农业生态经济系统中农、林、牧、副、渔各产业及农业生产系统中农业动植物种群的组装与优化技术；(2)农副产品废弃物资源化技术；(3)运用生态位原理提高农业生态系统生物产量及其稳定性的生物种群的调整，引进与重组技术；(4)多能互补的农村能源综合建设；(5)以系统生物种群时间、空间有序性及景观生态系统调控为中心的立体养殖技术；(6)能源环保生态工程；(7)生态农业综合评价技术等(张壬午，1991)。由于中国继承了几千年传统农业具有生态学内涵的技术精华，在1985年以来生态农业建设的实践中不断发扬光大，在理论探索与实践应用方面于国内外具有极大影响，在许多方面处于领先水平。总的看，农业生态工程研究中理论研究跟不上实践发展的需要，农业生态工程的理论和方法研究与现实的发展还有一段距离。一方面农业生态工程模式种类繁多，形式多样，但尚缺乏全面的总结和进一步的高度理论概括；另一方面，在中国，生态工程研究目前尚难像其他工程那样根据可靠的参数，具体设计出令人满意的定量化规范化的方案来。缺乏田间科学试验数据及主要统计报表数据的不准确，常反映不出实际情况。因此参数收集与数据处理的本身也是一项重要研究内容，需要完善与统一。目前农业生态工程研究发展趋势及研究热点主要包括：(1)农业生态工程建设的范围和研究广度、深度更加扩大与加深。目前研究所涉及的类型和模式，只是中国众多农业生态工程类型和模式中的一部分，其中水体立体养殖生态工程、节水农业生态工程、污水灌溉生态工程、保护地蔬菜生态工程、混林农业生态工程、土壤处理系统生态工程、农业废弃物资源化再生循环利用生态工程、大型畜牧场粪便处理环境治理工程，以及水土流失地区小流域治理工程等尤尚方兴未艾。(2)研究内容将向着规范化和区域化的方向发展。迄今我国的农业生态工程研究主要着重在两个方面：第一，对农民自发建立的生态工程类型、模式和效益的调查与分析；第二，村、乡、县三级农业生态工程的设计与规划。两方面的工作都只是研究的开始，规划工作也欠具体，并缺乏配套技术，使可操作性差。此外，农业生态工程组分不够充实，各组分之间衔接不力，缺乏实现生态与生产良性循环的较先进的“结口”技术，使整体效应与功能发挥不够，因此，需要更加深入、细致地研究一个个具体的农业生态工程模式的结构、机理与技术规范，针对其特征设计出具有更大生产潜力的与现实可行性的方案。此外，在调查、分类的基础上，对各类生态工程模式进行更为规范化的设计、改造与进行区域性规划。(3)组织上应建立更多的专业研究组织和机构，实行不同部门、不同机构的大协作，进行多学科综合研究。过去机构间孤军作战，力量既薄弱，还出现种种重复。因此，就目前状况而言，更为迫切的是统一协调各机构、各部门的综合研究工作，使不同项目相互配合、协同作战、协作攻关。(4)中国农业生态工程的研究和建设将更加密切地与农村的综合开发、环境建设与经济发展相结合。农业生态工程所涉及的仅是农村的大农业部分。随着中国农村产业分化，非农产业比重将不断上升，非农经济在农村经济生活中的地位将不断提高，农村产业的综合发展将对农业和非农两种经济同样起到促进作用。因此，农业生态工程能否很快发展，则越来越取决于它能否与非农生产的第二、第三产业密切结合或者能否在农业生态工程基础上发展成农村生态工程。其趋势，一是农业生态工程研究的边界扩大，使之更具有战略意义，过去以乡、村为单位，今后更多的是以县级为单位；二是研究内容更加综合化，特别是与社会科学及管理系统密切结合，使农业生态工程更具有活力。实践证明，通过资源合理开发及物质循环利用，发展资源节约型农业是适合国情且行之有效的，通过提高资源的利用率和转化效率，是能够在有限的资源上生产出尽可能多的产品来。遵循生态学原理与生态工程技术，发展劳动密集型与技术密集型相结合的农业是可以实现农业生产合理、低投入而高效地持续发展的。所有这些战略、技术和生态工程的思想与技术正相吻合，因此，可以认为农业生态工程建设是适于农业持续发展的战略方向与技术路线的。此外，农业生态工程所蕴涵的生态建设与生态管理思想为缓解与恢复恶化的生态环境提供了有效的途径。而“运用生态系统的再生原理，以闭路循环形式，在生产过程中实现资源合理和充分的利用，使整个生产过程保持高度的生态效率并使环境高度洁净”，更是目前及今后要普遍推行的环境自净工程。目前，中国正处于一个迅速城市化的发展阶段。蜂拥而起的小城镇建设使中国的城市化增添了新的特点。研究城市环境容量很有必要连接社会－经济－自然三系统的循环关系，“模拟自然生态系统长期维持链环结构的功能过程”的农业生态工程机理研究，可望在缓解这些矛盾中积极发挥“有效管理”及“化害为利，化废为宝”的重要作用。例如，城市污水处理生态工程及在农业中的运用技术研究，使污水不但得到净化，可以大大缓解城市及郊区农村最为紧缺的水资源供需之间的矛盾，还可以防止农副产品的污染；又如对工业废水余热的利用而发展温室农业生态工程，既可降低农业成本，还可为城市提供短生长季的高档蔬菜、花卉、药材等。从复杂系统的观点看，世界上最复杂的系统有3种：生物体、人脑和自然生态系统。对这三类系统的研究形成了当代科学的几个重要的前沿学科和领域。生态系统研究虽远不像生命科学与人工智能研究那样在基础研究中占有重要地位，但它确实已引起越来越多的基础科学研究者的重视。如果说仿生学是对生命体的模拟研究，人工智能是对人脑的模拟研究，那么农业生态工程发展正如上述H，T．Odoum所说是使人类生存与发展中能与其环境变为伙伴的设计。对它的研究可为提供人类生存条件及提高生存质量做出重要的贡献。历史将证明，加强农业生态工程研究将使90年代及未来的整个生物学科与农业产生重大突破。【参考文献】：1 马世骏．北京农业科学，1984，(4)：1～22 Harwood R R．Systems．Michgan State University，19853 Edwards C A．American Journal of Alternative Agriculture，1987，2(4)：148～1524 马世骏．中国的农业生态工程．北京：科学出版社，19875 William J．Mitsch，Ecological Engineering，19896 张壬午．生态农业的技术与设计．石家庄：河北科技出版社，19907 张壬午．县级生态农业建设方法．北京：中国科技出版社，19918 NEPA，UNEP．China Environ mental Science．Beijing，19929 孙鸿良，张壬午，等．生态农业的理论与方法．济南：山东科学技术出版社，1993，176～19310 Zhang Renwu，Chang Xu．Production System in Asia．KSCS，Korea，1993．83～93(农业部环境保护科研监测所生态室张壬午副研究员、中国农业科学院孙鸿良研究员撰) |
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